Una solución a las fracturas para unas celdas fotovoltaicas duraderas Las microgrietas en celdas fotovoltaicas constituyen un desafío habitual para los fabricantes de módulos fotovoltaicos solares. Investigadores financiados con fondos europeos han presentado una innovadora técnica de pretensado para retardar el crecimiento de las grietas y lograr que las celdas fotovoltaicas sean duraderas. Tecnologías industriales Energía © PHYSIC Las celdas fotovoltaicas de silicio normales están formadas por placas muy finas, normalmente de alrededor de 200 micras de grosor. Aunque tienen cierta capacidad de flexión, pueden sufrir grietas, a menudo provocadas por fuerzas mecánicas o tensiones térmicas. Estas microgrietas son tan pequeñas que resulta imposible verlas a simple vista, lo cual dificulta su detección. «En particular, las microgrietas pueden deberse a una mala manipulación de las celdas fotovoltaicas durante su producción, al transporte o a daños de instalación de los módulos, así como a la exposición a diversos factores de impacto climático», comenta el profesor Marco Paggi, responsable del proyecto PHYSIC, financiado con fondos europeos. Basándose en una investigación pionera llevada a cabo por otro proyecto con una subvención del Consejo Europeo de Investigación, los investigadores que trabajaron en PHYSIC llegaron a la conclusión de que todas las causas de agrietamiento de las celdas fotovoltaicas de silicio están relacionadas principalmente con la fragilidad del material. Por consiguiente, la tendencia industrial de reducir el grosor de las celdas fotovoltaicas para ahorrar material puede aumentar el agrietamiento y perjudicar a la durabilidad del módulo fotovoltaico. Una leve tensión mejora la conductividad Para encontrar una posible solución al crecimiento de las grietas, los investigadores enfocaron el problema desde una perspectiva mecánica. En el centro de su planteamiento estaba la idea de que las celdas fotovoltaicas no son componentes independientes, sino que más bien están integradas en una estructura laminada compuesta por diversas capas de diferentes materiales, incluidos vidrio y polímeros. El equipo se centró en las tensiones residuales existentes durante el proceso de laminado y provocadas por las diversas propiedades termoelásticas de los diferentes materiales. «Un cuidadoso análisis reveló que, al ejercer una leve tensión compresiva residual sobre las celdas fotovoltaicas tras la fabricación del módulo, se puede incrementar la conductividad eléctrica en torno a cualquier grieta. Mediante estas tensiones residuales deseables, las grietas suelen cerrarse, dejando que la corriente eléctrica las atraviese libremente», explica el profesor Paggi. Aplicando una innovadora técnica de pretensado al material de la chapa posterior (la última capa de polímeros que forma la estructura laminada situada frente al cristal), los investigadores lograron aumentar la cantidad de tensiones compresivas en el silicio y cerrar las grietas en la mayoría de los casos. Los datos de electroluminiscencia de las celdas fotovoltaicas agrietadas antes y después del tratamiento demostraron claramente que las partes oscuras de las celdas fotovoltaicas se vuelven de nuevo conductoras de electricidad tras la aplicación de la nueva técnica de pretensado. La resistencia a las grietas importa PHYSIC desveló una nueva generación de módulos fotovoltaicos con una mayor resistencia a las grietas. El enfoque del proyecto giró sobre principios mecánicos fundamentales de los compuestos que no habían sido abordados hasta el momento por los fabricantes del sector fotovoltaico. «Desatender los problemas de deterioro de los materiales puede resultar muy perjudicial para el funcionamiento de los módulos fotovoltaicos y provocar pérdidas de potencia eléctrica muy superiores a la potencia que podemos llegar a ahorrar concentrándonos en mejorar la eficiencia de conversión de la energía solar», añade el profesor Paggi. Palabras clave PHYSIC, agrietamiento, módulos fotovoltaicos, pretensado, silicio, tensiones residuales, conductividad, cierre de grietas